JVM 小結

阿新 • • 發佈：2020-09-20

JVM

1、JVM 的位置
- 執行在作業系統之上的
- java程式是排在 jre(jvm) 上的
- 所謂的JVM 調優就是在堆裡面調，方法區就是一個特殊的堆
2、JVM 的體系結構
3、類的載入器
- 作用
  - 載入 class 檔案
  - 類載入器分為好幾個，有等級
    - 1、虛擬機器自帶的載入器
    - 2、啟動類（根）載入器
    - 3、擴充套件類載入器
    - 4、應用程式（系統類）載入器
4、雙親委派機制
- 當某個類載入器需要載入 .class 檔案時，它首先把這個任務委託給他們的上級類載入器，遞迴這個操作，如果上級的類載入器沒有載入，自己才會載入這個類
- 作用：
  - 1、防止重複載入同一個 .class。通過委託去向上面問一問，載入過了，就不用再載入一遍。保證資料安全
  - 2、保證核心 .class 不能被篡改，通過委託方式，不會去篡改核心 .class 。即使篡改也不會去載入，即使載入也不會是同一個 .class 物件了，不同的載入器載入同一個 .class 也不是同一個 Class 物件，這樣保證了 Class 執行安全。
- 類載入的過程和使用那個載入器
  - 1、類載入器收到類載入的請求
  - 2、將這個請求向上委託給父類載入器去完成。一直向上委託，直到啟動類載入器
  - 3、啟動類載入器檢查是否能夠載入當前這個類，能載入就結束，使用當前的類載入器，否則，丟擲異常，通知子載入器進行載入
5、沙箱安全機制
6、Native
- JNI （本地方法介面） java native interface
  - // native :
    
    1、凡是帶了 native 關鍵字的，說明 java 的作用範圍達不到了，會去呼叫底層 C 語言的庫
    
    2、會進入本地方法棧，呼叫 JNI, 呼叫本地方法庫，
    
    JNI 的作用就是擴充套件 java 的使用，融合不同的語言為 java 所用，最初是 C、C++
    
    所以在記憶體中開闢了一塊區域，為了登記 native 方法，
    
    3、呼叫其他介面其實還可以使用 Socket、WebService、http、rpc 、restful
7、PC 暫存器
- 程式計數器：Program Counter Register
- 每個執行緒都有一個程式計數器，就是一個指標，指向方法區中的位元組碼（用來儲存儲存指向像一條指令的地址，也即將要執行的指令程式碼），在執行引擎讀取下一條指令，是一個非常小的記憶體空間，幾乎可以忽略不計
8、方法區
- Method Area：
  - 方法區是被所有的執行緒共享，所有欄位和方法位元組碼，以及一些特殊方法，如建構函式，介面程式碼也在此定義，簡單說，所有定義的方法的資訊都儲存在該區域，此區域屬於共享區間，
    - 靜態變數、常量、類資訊（構造方法、介面定義），執行時的常量存在方法區中，但是例項變數存在堆記憶體中，和方法區無關
      
      說白了就是：
      
      staic、 final、Class、常量池、、、
9、棧
- 資料結構。棧和佇列進行比較
- 棧：先進後出，後進先出
  - 所以為什麼 main 方法最後退出？
    - 棧溢位、遞迴問題（死迴圈）、無限壓棧、壓棧超過了棧的深度
    - 棧：
      - 何時發生棧記憶體溢位？
        
        對於一臺伺服器而言，每一個使用者請求，都會產生一個執行緒來處理這個請求，每一個執行緒對應著一個棧、棧會分配記憶體，此時如果請求過多，這時候記憶體就不夠了，就會發生記憶體溢位
      - 什麼時候會發生棧溢位 ?
      - 棧溢位是指不斷的呼叫方法，不斷的壓棧，最終超出了棧允許的棧的深度，最終超出了棧允許的棧深度，就會發生棧溢位，比如遞迴操作沒有終止，死迴圈
    - 幫助記憶：
      - 可以把記憶體你做一個大箱子，棧比作一個小箱子，棧溢位是指小箱子裝不下了，而棧記憶體溢位是大箱子在也裝不下小箱子了
    - 主管程式的執行，生命週期和執行緒同步
    - 執行緒結束，棧記憶體你就會釋放
    - 對於棧來說，沒有垃圾回收的問題
    - 棧裡面放的東西：
      - 8 大基本型別+ 物件引用 + 例項的方法
    - 棧執行原理：
    - 棧、堆、方法區的互動關係
      - 棧是類模板，堆是物件例項
- 佇列：先進先出（FIFO）
10、三種 JVM
- Sun 公司 HotSpot
- IBM J9VM
- BEA JRockit
11、堆
堆的圖

- 邏輯上存在，物理空間上不一定存在

heap、一個 jvm 只有一個堆記憶體，對記憶體的大小是可以調節的
12、新生區（伊甸園區）、老年區、倖存區0，倖存區1
- 新生區是類誕生和成長的地方，甚至死亡
- 多有的物件都是在一點園區new出來的
- GC 垃圾回收，主要是在伊甸園區和老年區
- 假設記憶體滿了、OOM、java.lang.OutOfMemoryError: java heap space
- 無限字串的例子 - 其實也就是無限 new 物件：
  - VM 引數除錯
13、永久區
這個區域常駐記憶體的，用來存放 jdk 自身攜帶的 Class 物件，Interface 元資料，儲存的是 java 執行時的一些環境或類資訊，這個區域不存在垃圾回收，關閉虛擬機器就會釋放這個區域的記憶體
什麼情況下在永久區就崩了呢？
- 一個啟動類載入了大量的第三方 jar 包，tomcat 部署了太多的應用，或者大量動態生成的反射類，不斷的被載入，直到記憶體滿了，就出現 OOM
- jdk1.6之前：叫永久代，常量池是在方法區
- jdk1.7：永久帶，但是慢慢的退化了，去永久代，常量池在堆中
- jdk1.8之後：無永久代，常量池在元空間
- 在一個專案中，突然出現 OOM 故障，那麼該如何排除 - 研究為什麼出錯?
  - 能夠看到程式碼第幾行出錯：
    - 記憶體快照分析工具，MAT、Jprofiler
    - debug: 只能一行行的分析程式碼
    - MAT、Jprofiler作用
      - 分析 Dump、記憶體檔案，快速定位記憶體洩漏
      - 獲得對中的資料
      - 獲得大的物件
14、對記憶體調優
15、GC （自動垃圾回收機制）
- Jvm 在進行 GC 時，並不是對以下三個區域統一回收，大部分時候，回收都是新生代，
  - 新生代
  - 辛存區（ from \ to）
  - 老年區
    - GC 兩種型別：輕GC（普通 GC），重 GC (全域性 GC)
- GC 的題目：
  - 1、JVM 的記憶體模型和分割槽 - 詳細到每個區放什麼?
    - 堆
    - 方法區
    - 本地方法棧
    - PC 計數器
    - 棧
  - 2、堆裡面的分割槽有哪些？
    - 新生區（伊甸園）
    - 倖存區（from\ to），誰空誰是 to
    - 老年區
  - 3、GC 的演算法有哪些？
    - 標記清除法
    - 標記壓縮
    - 複製演算法
    - 引用計數器
  - 4、輕 GC 和重 GC 分別在什麼時候發生？
- 常用演算法
16、JMM
- 1、什麼是 JMM?
  - Java Memory model Java 記憶體模型
- 2、幹嘛的？
  - 作用：快取一致性協議，用於定義資料讀寫的規則（遵守，找到這個規則）
  - JMM 定義了執行緒的主記憶體之間的抽象關係：執行緒之間的共享變數儲存在主記憶體（Main Memory）中，每個執行緒都有一個私有的本地記憶體（Local Memory）
  - CPU 中執行的執行緒從主存中拷貝共享物件 obj 到它的 CPU 快取，把物件 obj 的 count 變數改為 2，但每個變數對執行在右邊 CPU 中的執行緒不可見，因為這個更改還沒有 flush 到主存中，要解決共享物件可見性這個問題，我們可以用 java volilate 關鍵字或者加鎖
  - 解決共享物件可見性這個問題： volilate
- 3、如何學習？
  - JMM：抽象的概念 - 理論
17、總結
- 記憶體效率：
  - 效率最高：複製演算法 > 標記清除演算法 > 標記壓縮演算法
  - 記憶體整齊度：複製演算法 = 標記壓縮演算法 > 標記清除演算法
  - 記憶體利用率：標記壓縮演算法 = 標記清除演算法 > 賦值演算法
- 思考一下，難道沒有最優的演算法嗎？
  - 沒有，沒有最好的演算法，只有最合適的演算法 --->
  - 分代收集演算法
    - 每一代都有不同的演算法
    - 年輕代：
      - 存活率低
      - 複製演算法
    - 老年代：
      - 區域大：存活率
      - 標記清除（記憶體碎片不是太多） + 標記壓縮混合實現